Η ηχώ των βαρυτικών κυμάτων μπορεί να επιβεβαιώσει την υπόθεση των κβαντικών μελανών οπών του Stephen Hawking

22 Ιανουαρίου 2020

Η ηχώ των σημάτων των βαρυτικών κυμάτων υποδηλώνει ότι ο ορίζοντας γεγονότων της μαύρης τρύπας μπορεί να είναι πιο περίπλοκη υπόθεση από ότι σκέφτονται σήμερα οι επιστήμονες. Έρευνα από το Πανεπιστήμιο του Waterloo αναφέρει τις πρώτες προκαταρτικές ανιχνεύσεις τέτοιας ηχούς, που προκαλείται από ένα μικροσκοπικό κβαντικό «χνούδι» που περιβάλλει τις φρεσκο-διαμορφωμένες μαύρες τρύπες.

Τα βαρυτικά κύματα είναι ρυτιδώσεις στη δομή του χωρόχρονου, που προκαλούνται από τη σύγκρουση συμπαγών, μεγάλης μάζας αντικειμένων στο διάστημα, όπως μαύρες τρύπες ή άστρα νετρονίων. «Σύμφωνα με τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Einstein, τίποτε δεν μπορεί να δραπετεύσει από τη βαρύτητα μιας μαύρης τρύπας μόλις έχει περάσει ένα όριο από όπου δεν υπάρχει επιστροφή, γνωστό ως ορίζοντας γεγονότων», εξήγησε ο Niayesh Afshordi, καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο Waterloo. «Αυτή ήταν η γνώση των επιστημόνων για πολύ χρόνο μέχρι που ο Stephen Hawking χρησιμοποίησε την κβαντομηχανική για να προβλέψει ότι κβαντικά σωμάτια θα διαρρέουν αργά έξω από τις μαύρες τρύπες, αυτό που τώρα αποκαλούμε ακτινοβολία Hawking».

«Οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να προσδιορίσουν πειραματικά αν κάποια μάζα διαφεύγει από τις μαύρες τρύπες μέχρι την πολύ πρόσφατη ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων», ανέφερε ο Afshordi. «Αν το κβαντικό χνούδι που ευθύνεται στην ακτινοβολία Hawking υπάρχει γύρω από τις μαύρες τρύπες, τα βαρυτικά κύματα θα μπορούσαν να αναπηδήσουν σε αυτό, πράγμα που θα δημιουργούσε μικρότερα σήματα βαρυτικών κυμάτων που ακολουθούν το κύριο γεγονός βαρυτικής σύγκρουσης, παρόμοιο με επαναλαμβανόμενη ηχώ».

Ο Afshordi και ο συνεργάτης συγγραφέας Jahed Abedi από το Ινστιτούτο Max-Planck για τη φυσική της βαρύτητας στην Γερμανία, έχουν αναφέρει τα πρώτα προκαταρτικά ευρήματα αυτής της επαναλαμβανόμενης ηχούς, παρέχοντας πειραματικά στοιχεία ότι οι μαύρες τρύπες μπορεί να είναι ριζικά διαφορετικές από ότι η θεωρία της σχετικότητας του Einstein προβλέπει και δεν έχουν ορίζοντα γεγονότων.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν δεδομένα βαρυτικών κυμάτων από την πρώτη παρατήρηση της σύγκρουσης άστρων νετρονίων, που καταγράφηκαν από τους ανιχνευτές του βαρυτικού κύματος, LIGO/Virgo. Η ηχώ που παρατηρήθηκε από τους Afshordi και Abedi ταιριάζει στην προσομοιούμενη ηχώ που προβλέπεται από μοντέλα μελανών οπών που εξηγούν τις επιπτώσεις της κβαντομηχανικής και της ακτινοβολίας Hawking.

«Τα αποτελέσματά μας είναι ακόμη προκαταρτικά επειδή υπάρχει μια πολύ μικρή πιθανότητα ότι αυτό που βλέπουμε είναι λόγω τυχαίου θορύβου στους ανιχνευτές, αυτή η πιθανότητα μειώνεται καθώς βρίσκουμε περισσότερα παραδείγματα», είπε ο Afshordi. «Τώρα που οι επιστήμονες γνωρίζουν τι αναζητούμε, μπορούμε να ψάξουμε για περισσότερα παραδείγματα και να έχουμε μια πολύ περισσότερο εύρωστη επιβεβαίωση αυτών των σημάτων. Μια τέτοια επιβεβαίωση θα είναι η πρώτη άμεση διερεύνηση της κβαντικής δομής του χωρόχρονου».

Πηγή: University of Waterloo

Περισσότερα στη (βραβευμένη) δημοσίευση: Echoes from the abyss: a highly spinning black hole remnant for the binary neutron star merger GW170817. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

ΠΗΓΗ